CN105463148A - 一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置及其脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置及其脱硫方法，属于冶金设备技术领域。该装置由安装在工作台上的导架升降机构、导架、喷枪杆以及安装在导架上的喷枪杆驱动机构组成，通过导架升降机构可以控制导架以及安装在导架上的喷枪杆的升降，同时导架上安装的电动机驱动丝杠以不同方向转动，通过牵引摆动摇杆带动两支喷枪杆分别绕旋转支撑做循环摆动。与现有鱼雷罐常规脱硫喷枪相比，本发明能在不改变鱼雷罐罐口尺寸大小的情况下，扩大脱硫范围，提高鱼雷罐铁水脱硫反应动力学性能，有效改善单根喷枪喷吹脱硫造成的返硫现象，提高脱硫效率和脱硫质量，降低脱硫成本，具有较好的经济效益，可在各大钢铁厂推广与应用。

Description

一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置及其脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置及其脱硫方法，属于冶金设备技术领域。

背景技术

随着社会经济和钢铁工业的高速发展，社会对钢铁质量的要求越来越高、越来越苛刻，经济而高效的铁水预处理脱硫成为了现代钢铁产业中重要的评判标准之一。硫是钢中主要的杂质元素，其含量直接影响着钢铁材料的使用性能，因此铁水脱硫已经成为现代钢铁工业不可或缺的加工工序。目前，铁水脱硫处理方法大致有机械搅拌法、吹气搅拌法、喷吹法以及摇动法，应用最为广泛的的主要是机械搅拌法和喷吹法。这两种工艺技术都已相当成熟，从实际应用效果来看，两者都有优缺点。其中，喷吹法以其设备简单运行成本低在国内钢铁企业普遍推广应用。喷吹法是利用惰性气体将脱硫剂如镁、碳化钙等由脱硫喷枪喷入铁水中，惰性气体同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。

在各种喷吹脱硫方式中，鱼雷罐TDS顶吹脱硫技术是日本新日铁于1971年针对鱼雷罐车的结构特点研制出的一种铁水炉外喷吹脱硫技术，其主要是利用垂直插入鱼雷罐中铁水深处的单孔脱硫喷枪将脱硫剂喷入铁水深处进行脱硫处理。该脱硫方法工艺布置紧凑顺畅，机械设备简单，铁水温降低，且能较好的适应各种不同的脱硫剂，因而特别适用于大批量的铁水预处理，虽然采用TDS顶吹脱硫可以很好地配合大型转炉的生产需求，但是在实际生产中也存在着一些较为严重的问题。由于鱼雷罐狭长的内腔形状限制，鱼雷罐喷吹脱硫实际使用中普遍存在脱硫动力学条件差，引起的脱硫剂消耗高，铁水回硫比例大等问题，阻碍了脱硫生产效率的提高，增加了铁水脱硫成本。

针对垂直插入单孔脱硫喷枪喷吹范围小动力性能差的问题，公开号为CN203096107U的中国专利，公开了一种鱼雷罐喷吹脱硫喷枪，其结构为表面包裹有耐火枪衬的倒T形喷枪管，脱硫剂从脱硫喷枪两个水平喷吹口喷出，通过增大喷射载气与脱硫剂的径向流动距离，延长脱硫剂上浮轨迹以及在铁水中的停留时间与反应时间，来改善鱼雷罐喷吹脱硫的动力性能和提高脱硫效率。公开号为CN103114174A的中国专利，公开了一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法，其在喷吹过程中在鱼雷罐中交叉倾斜插入两支L形喷枪进行喷吹脱硫，通过两支相同的L形喷枪在鱼雷罐中插入方式、布置形式、喷吹方向等的设计，提高喷吹搅动性能与脱硫剂喷吹量，延长脱硫剂在铁水中的停留时间，扩大脱硫剂的喷吹范围。公开号为CN101445859A的中国专利，公开了一种鱼雷罐喷吹辅助脱硫装置和工艺，其利用顶部喷吹设备的基础上，在鱼雷罐的底部或底侧布对称设置两个透气砖，每个透气砖通过管道与缓冲气罐相通，缓冲气罐的头部或底部通过阀门与氮气气源相通，喷吹脱硫时，在采用顶喷的同时，还采用氮气或氩气通过设置的透气砖进行喷吹，从而对铁水造成强烈搅动，减小死区，缩短混匀时间，改善鱼雷罐内铁水脱硫动力性能，减少回硫和提高脱硫反应效率。

上述专利虽然能一定程度上改善鱼雷罐铁水脱硫反应动力学性能差的问题，但因实施困难、可靠性不足、操作繁琐等原因而未能在实际生产中得到广泛的应用，因此，有必要开发实施简单、操作方便、运行稳定可靠、改善效果显著的脱硫设备与方法，来提高铁水脱硫处理的质量与效率。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种结构简单，维护方便，能扩大脱硫范围，提高鱼雷罐铁水脱硫反应动力学性能，提高脱硫效率的可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置及其脱硫方法，以解决上述技术问题。

本发明为了达到以上目的，是通过以下技术方案来实现的：提供一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，该装置由安装在工作台上的导架升降机构、导架、喷枪杆以及安装在导架上的喷枪杆驱动机构组成，其特征在于：所述导架升降机构由导架升降电机、减速器Ⅰ、小驱动链轮、大驱动链轮、驱动链条、升降架、下升降链轮、上升降链轮和升降链条构成，导架升降电机和减速器Ⅰ固定安装在工作台上，导架升降电机与减速器Ⅰ的输入轴连接，小驱动链轮与减速器Ⅰ的输出轴连接，驱动链条安装在小驱动链轮和大驱动链轮上，大驱动链轮安装在升降架的外侧与安装在升降架内侧的下升降链轮在同一轴上，升降链条安装在升降架的上升降链轮与下升降链轮上。

所述导架与升降链条固定连接，随同升降链条一起升降，导架上安装有丝杠座，两丝杠座之间安装有导向滑杆，导架上端开有两条滑块滑槽，下端有两个旋转支撑安装孔，其下端靠升降架一侧为圆弧状，其下降时与工作台圆孔之间留有一定缝隙。

所述喷枪杆由金属芯段和喷吹段两部分组成，金属芯段由中心管、增强管以及铰接座构成，铰接座上开有铰接孔，金属芯段通过滑块支撑和旋转支撑安装在导架上，其上端与喷吹罐通过管道连接，喷吹段由中心管、增强管、耐火材料衬以及三者之间均匀分布的铆固件构成，工作时喷吹段部分伸入到铁水中。

所述喷枪杆驱动机构由安装在导架上的喷枪杆驱动电机、减速器Ⅱ、丝杠、滑动套以及牵引摆动摇杆组成，喷枪杆驱动电机与减速器Ⅱ的输入轴连接，减速器Ⅱ另一端的输出轴与丝杠连接，丝杠安装在导架的丝杠座上，滑动套套装在丝杠上，通过两侧的牵引摆动摇杆与两支喷枪杆连接。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述小驱动链轮、大驱动链轮以及上升降链轮与下升降链轮都为双排链轮，且上升降链轮与下升降链轮大小相同，驱动链条和升降链条都为双排链。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述导架上的两条滑块滑槽为圆弧状，滑块滑槽上部带有两个圆形孔，滑块通过圆形孔安装到滑块滑槽中，旋转支撑通过导架下端的两个旋转支撑安装孔装入。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑块为球轴承，滑块支撑安装在轴承内圈，轴承外圈在滑块滑槽里滑动，滑块支撑随轴承内圈绕轴线转动。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑块支撑与旋转支撑在导架右侧的比左侧的高100mm，使两支喷枪杆不在一个平面上，相交时不会发生碰撞。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述喷枪杆通过喷枪杆夹在铰接座处与滑块支撑连接，用紧固螺栓将喷枪杆夹夹紧将喷枪杆固定住，左侧喷枪杆的铰接座孔背向导架一侧，右侧喷枪杆的铰接座孔靠近导架一侧，另外两支喷枪杆的喷吹夹角范围为0°~20°。

进一步地，所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑动套带有与丝杠相配合的螺纹，其下部带有圆孔，丝杠转动时，圆孔在导向滑杆上滑动，另外滑动套两侧开有铰接孔，牵引摆动摇杆通过铰接孔与滑动套和喷枪杆连接。

根据本发明的另一方面，还提供一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置脱硫方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：将储料罐中添入一定量的脱硫剂，然后将喷吹罐与喷枪杆的连接管道接通，将两支喷枪杆调整到与工作台垂直的位置。

步骤2：当盖有防溅罩的鱼雷罐运送到工作台正下方防溅罩孔与工作台圆孔对齐时，启动导架升降电机，驱动导架以及安装在导架上的所有构件一起下降，喷枪杆伸入到鱼雷罐铁水中，当到喷枪杆喷吹口达一定深度时，导架升降电机断电停止转动。

步骤3：启动喷吹罐，将储料罐中的脱硫剂与惰性气体充分混合后，通过管道与喷枪杆喷入到铁水中。

步骤4：启动喷枪杆驱动电机，丝杠转动通过牵引摆动摇杆带动两支喷枪杆绕旋转支撑转动，通过控制喷枪杆驱动电机正反转，使喷枪杆做循环摆动。

步骤5：脱硫完之后，喷吹罐关闭，将两支喷枪杆恢复到垂直位置，反向启动导架升降电机使喷枪杆升起，鱼雷罐车将脱完硫的铁水运走。

本发明的有益效果是：能在不改变鱼雷罐罐口尺寸大小的情况下，扩大脱硫范围，提高鱼雷罐铁水脱硫反应动力学性能，有效改善单根喷枪喷吹脱硫造成的返硫现象，提高脱硫效率和脱硫质量，降低脱硫成本，具有较好的经济效益，可在各大钢铁厂推广与应用。

附图说明

图1是本发明的主体结构侧视图。

图2是喷枪杆垂直伸入鱼雷罐示意图。

图3是喷枪杆交叉摆动示意图。

图4是喷枪杆结构示意图。

图中：1.工作台2.导架升降电机3.减速器Ⅰ4.小驱动链轮5.驱动链条6.大驱动链轮7.下升降链轮8.升降链条9.升降架10.上升降链轮11.导架12.喷枪杆驱动电机13.减速器Ⅱ14.丝杠座15.滑动套16.丝杠17.导向滑杆18.牵引摆动摇杆19.喷枪杆夹20.滑块支撑21.喷枪杆21-1.金属芯段21-1a.铰接座21-2.喷吹段21-2a.中心管21-2b.增强管21-2c.耐火材料衬21-2d.铆固件22.旋转支撑23.防溅罩24.鱼雷罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1~图4一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，该装置由安装在工作台上的导架升降机构、导架、喷枪杆以及安装在导架上的喷枪杆驱动机构组成。

所述导架升降机构由导架升降电机（2）、减速器Ⅰ（3）、小驱动链轮（4）、大驱动链轮（6）、驱动链条（5）、升降架（9）、下升降链轮（7）、上升降链轮（10）和升降链条（8）构成，导架升降电机（2）和减速器Ⅰ（3）固定安装在工作台（1）上，导架升降电机（2）与减速器Ⅰ（3）的输入轴连接，小驱动链轮（4）与减速器Ⅰ（3）的输出轴连接，驱动链条（5）安装在小驱动链轮（4）和大驱动链轮（6）上，大驱动链轮（6）安装在升降架（9）的外侧与安装在升降架（9）内侧的下升降链轮（7）在同一轴上，升降链条（8）安装在升降架（9）的上升降链轮（10）与下升降链轮（7）上。

所述导架（11）与升降链条（8）固定连接，随同升降链条（8）一起升降，导架（11）上安装有丝杠座（14），两丝杠座（14）之间安装有导向滑杆（17），导架（11）上端开有两条滑块滑槽，下端有两个旋转支撑（22）安装孔，其下端靠升降架（9）一侧为圆弧状，其下降时与工作台（1）圆孔之间留有一定缝隙。

所述喷枪杆（21）由金属芯段（21-1）和喷吹段（21-2）两部分组成，金属芯段（21-1）由中心管（21-2a）、增强管（21-2b）以及铰接座（21-1a）构成，铰接座（21-1a）上开有铰接孔，金属芯段（21-1）通过滑块支撑和旋转支撑（22）安装在导架（11）上，其上端与喷吹罐通过管道连接，喷吹段（21-2）由中心管（21-2a）、增强管（21-2b）、耐火材料衬（21-2c）以及三者之间均匀分布的铆固件（21-2d）构成，工作时喷吹段（21-2）部分伸入到铁水中。

所述喷枪杆驱动机构由安装在导架（11）上的喷枪杆驱动电机（12）、减速器Ⅱ（13）、丝杠（16）、滑动套（15）以及牵引摆动摇杆（18）组成，喷枪杆驱动电机（12）与减速器Ⅱ（13）的输入轴连接，减速器Ⅱ（13）另一端的输出轴与丝杠（16）连接，丝杠（16）安装在导架（11）的丝杠座（14）上，滑动套（15）套装在丝杠（16）上，通过两侧的牵引摆动摇杆（18）与两支喷枪杆（21）连接。

所述小驱动链轮（4）、大驱动链轮（6）以及上升降链轮（10）与下升降链轮（7）都为双排链轮，且上升降链轮（10）与下升降链轮（7）大小相同，驱动链条（5）和升降链条（8）都为双排链。

所述导架（11）上的两条滑块滑槽为圆弧状，滑块滑槽上部带有两个圆形孔，滑块通过圆形孔安装到滑块滑槽中，旋转支撑（22）通过导架（11）下端的两个旋转支撑安装孔装入。

所述滑块为球轴承，滑块支撑（20）安装在轴承内圈，轴承外圈在滑块滑槽里滑动，滑块支撑（20）随轴承内圈绕轴线转动。

所述滑块支撑（20）与旋转支撑（22）在导架（11）右侧的比左侧的高100mm，使两支喷枪杆（21）不在一个平面上，相交时不会发生碰撞。

所述喷枪杆（21）通过喷枪杆夹（19）在铰接座（21-1a）处与滑块支撑（20）连接，用紧固螺栓将喷枪杆夹（19）夹紧将喷枪杆（21）固定住，左侧喷枪杆（21）的铰接座孔背向导架（11）一侧，右侧喷枪杆（21）的铰接座孔靠近导架（11）一侧，另外两支喷枪杆（21）的喷吹夹角范围为0°~20°。

所述滑动套（15）带有与丝杠（16）相配合的螺纹，其下部带有圆孔，丝杠转动时，圆孔在导向滑杆（17）上滑动，另外滑动套（15）两侧开有铰接孔，牵引摆动摇杆（18）通过铰接孔与滑动套（15）和喷枪杆（21）连接。

一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置脱硫方法，包括如下步骤：步骤1：将储料罐中添入一定量的脱硫剂，然后将喷吹罐与喷枪杆（21）的连接管道接通，将两支喷枪杆（21）调整到与工作台（1）垂直的位置。

步骤2：当盖有防溅罩（23）的鱼雷罐（24）运送到工作台（1）正下方防溅罩（23）孔与工作台（1）圆孔对齐时，启动导架升降电机（2），驱动导架（11）以及安装在导架（11）上的所有构件一起下降，喷枪杆（21）伸入到鱼雷罐（24）铁水中，当到喷枪杆（21）喷吹口达一定深度时，导架升降电机（2）断电停止转动。

步骤3：启动喷吹罐，将储料罐中的脱硫剂与惰性气体充分混合后，通过管道与喷枪杆（21）喷入到铁水中。

步骤4：启动喷枪杆驱动电机（12），丝杠（16）转动通过牵引摆动摇杆（18）带动两支喷枪杆（21）绕旋转支撑（22）转动，通过控制喷枪杆驱动电机（12）正反转，使喷枪杆（21）做循环摆动。

步骤5：脱硫完之后，喷吹罐关闭，将两支喷枪杆（21）恢复到垂直位置，反向启动导架升降电机（2）使喷枪杆（21）升起，鱼雷罐车将脱完硫的铁水运走。

以上所述是本发明的具体实施例，但本发明并不受限于以上实施例，还可以有各种变化与改进，凡在本发明的精神和原则之内所作的替换与改进，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，该装置由安装在工作台上的导架升降机构、导架、喷枪杆以及安装在导架上的喷枪杆驱动机构组成，其特征在于：

所述导架升降机构由导架升降电机（2）、减速器Ⅰ（3）、小驱动链轮（4）、大驱动链轮（6）、驱动链条（5）、升降架（9）、下升降链轮（7）、上升降链轮（10）和升降链条（8）构成，导架升降电机（2）和减速器Ⅰ（3）固定安装在工作台（1）上，导架升降电机（2）与减速器Ⅰ（3）的输入轴连接，小驱动链轮（4）与减速器Ⅰ（3）的输出轴连接，驱动链条（5）安装在小驱动链轮（4）和大驱动链轮（6）上，大驱动链轮（6）安装在升降架（9）的外侧与安装在升降架（9）内侧的下升降链轮（7）在同一轴上，升降链条（8）安装在升降架（9）的上升降链轮（10）与下升降链轮（7）上；

所述导架（11）与升降链条（8）固定连接，随同升降链条（8）一起升降，导架（11）上安装有丝杠座（14），两丝杠座（14）之间安装有导向滑杆（17），导架（11）上端开有两条滑块滑槽，下端有两个旋转支撑（22）安装孔，其下端靠升降架（9）一侧为圆弧状，其下降时与工作台（1）圆孔之间留有一定缝隙；

所述喷枪杆（21）由金属芯段（21-1）和喷吹段（21-2）两部分组成，金属芯段（21-1）由中心管（21-2a）、增强管（21-2b）以及铰接座（21-1a）构成，铰接座（21-1a）上开有铰接孔，金属芯段（21-1）通过滑块支撑和旋转支撑（22）安装在导架（11）上，其上端与喷吹罐通过管道连接，喷吹段（21-2）由中心管（21-2a）、增强管（21-2b）、耐火材料衬（21-2c）以及三者之间均匀分布的铆固件（21-2d）构成，工作时喷吹段（21-2）部分伸入到铁水中；

所述喷枪杆驱动机构由安装在导架（11）上的喷枪杆驱动电机（12）、减速器Ⅱ（13）、丝杠（16）、滑动套（15）以及牵引摆动摇杆（18）组成，喷枪杆驱动电机（12）与减速器Ⅱ（13）的输入轴连接，减速器Ⅱ（13）另一端的输出轴与丝杠（16）连接，丝杠（16）安装在导架（11）的丝杠座（14）上，滑动套（15）套装在丝杠（16）上，通过两侧的牵引摆动摇杆（18）与两支喷枪杆（21）连接。

2.根据权利要求1所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述小驱动链轮（4）、大驱动链轮（6）以及上升降链轮（10）与下升降链轮（7）都为双排链轮，且上升降链轮（10）与下升降链轮（7）大小相同，驱动链条（5）和升降链条（8）都为双排链。

3.根据权利要求1所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述导架（11）上的两条滑块滑槽为圆弧状，滑块滑槽上部带有两个圆形孔，滑块通过圆形孔安装到滑块滑槽中，旋转支撑（22）通过导架（11）下端的两个旋转支撑安装孔装入。

4.根据权利要求1或3所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑块为球轴承，滑块支撑（20）安装在轴承内圈，轴承外圈在滑块滑槽里滑动，滑块支撑（20）随轴承内圈绕轴线转动。

5.根据权利要求1或3所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑块支撑（20）与旋转支撑（22）在导架（11）右侧的比左侧的高100mm，使两支喷枪杆（21）不在一个平面上，相交时不会发生碰撞。

6.根据权利要求1或5所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述喷枪杆（21）通过喷枪杆夹（19）在铰接座（21-1a）处与滑块支撑（20）连接，用紧固螺栓将喷枪杆夹（19）夹紧将喷枪杆（21）固定住，左侧喷枪杆（21）的铰接座孔背向导架（11）一侧，右侧喷枪杆（21）的铰接座孔靠近导架（11）一侧，另外两支喷枪杆（21）的喷吹夹角范围为0°~20°。

7.根据权利要求1所述可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置，其特征在于：所述滑动套（15）带有与丝杠（16）相配合的螺纹，其下部带有圆孔，丝杠转动时，圆孔在导向滑杆（17）上滑动，另外滑动套（15）两侧开有铰接孔，牵引摆动摇杆（18）通过铰接孔与滑动套（15）和喷枪杆（21）连接。

8.一种可改变喷吹角度的鱼雷罐铁水脱硫喷枪装置脱硫方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将储料罐中添入一定量的脱硫剂，然后将喷吹罐与喷枪杆（21）的连接管道接通，将两支喷枪杆（21）调整到与工作台（1）垂直的位置；

步骤2：当盖有防溅罩（23）的鱼雷罐（24）运送到工作台（1）正下方防溅罩（23）孔与工作台（1）圆孔对齐时，启动导架升降电机（2），驱动导架（11）以及安装在导架（11）上的所有构件一起下降，喷枪杆（21）伸入到鱼雷罐（24）铁水中，当到喷枪杆（21）喷吹口达一定深度时，导架升降电机（2）断电停止转动；

步骤3：启动喷吹罐，将储料罐中的脱硫剂与惰性气体充分混合后，通过管道与喷枪杆（21）喷入到铁水中；

步骤4：启动喷枪杆驱动电机（12），丝杠（16）转动通过牵引摆动摇杆（18）带动两支喷枪杆（21）绕旋转支撑（22）转动，通过控制喷枪杆驱动电机（12）正反转，使喷枪杆（21）做循环摆动；

步骤5：脱硫完之后，喷吹罐关闭，将两支喷枪杆（21）恢复到垂直位置，反向启动导架升降电机（2）使喷枪杆（21）升起，鱼雷罐车将脱完硫的铁水运走。